如何避免下一场核灾难？
如何避免下一场核灾难？
说起人类目前最先进的能源，想来大家都会谈到核能。在我们使用过的能源中，核能在能量转换率、储量和环保程度等各个方面都首屈一指。但是，过去几十年里，核电站却又多次发生了像苏联切尔诺贝利、日本福岛这样的严重事故，这不由让人担心，未来我们还能安全地使用核能吗?
寻找核事故起因
核能又称原子能，物质的原子核结构发生变化的同时会释放出大量能量，在核电站，我们通常用高能中子撞击放射性物质，使其原子核结构改变从而释放能量。放射性物质通常为铀-235、铀-233和钚-239，它们被制成一根根金属棒，存放在厚厚的安全壳中，外围还有多道屏障和防线来防止发生泄漏。
金属棒以一定的间隔固定在反应炉中，反应炉顶端悬挂有由硼制成的控制棒。核电厂的工作人员向金属棒发射高能中子，反应开始。铀或钚的原子核分裂成两个原子核，同时释放二至三个中子以及大量的能量，释放出的中子继续撞击后续的金属棒，反应就这样源源不断地进行下去。当中子越来越多时，核反应就会愈加强烈，这时必须插入控制棒来吸收过多的中子，减缓或中止核反应的发生。
核反应产生的热量首先被安全壳内的水吸收，降低反应炉内部的温度，防止其被烧毁。反应堆在高压力(约15.5MPa)下运行，所以安全壳内的水温度超过100℃后仍能保持液态。这些带有辐射颗粒的热水沿管道进入蒸汽发生器内，隔着管道将热量传给新的干净的水，产生高温蒸汽，启动发电机发电。安全壳中出来的水冷却后再次回到反应堆中重新吸热，如此循环反复，不断将核能转化成电能。
这样一个设计严密的系统，为什么会发生泄漏和爆炸呢?再好的系统也挡不住人祸和天灾，切尔诺贝利和福岛事故正好体现了这一点。
1986年4月，为了维修和测试反应堆，切尔诺贝利核电站的操作人员断开了反应堆的安全系统。在测试过程中，反应堆的发电功率大幅下降，为了提高反应速率，操作人员不顾安全章程中控制棒的最少数量为30根的规定，拔出了大部分的控制棒，只剩下了6根。没过多久，反应失控，燃料棒熔化，蒸汽压力迅速增加，反应堆最终爆炸。
2011年，日本福岛接连发生的地震和海啸使核电站中推动水循环的发电机发生了故障，没有冷却剂补充到反应堆中，反应堆的温度无法下降，容纳燃料棒的金属管过热破裂，氢气逸出引发爆炸。
如何处理核事故
事故发生后，人们能做的唯有平息事态，减少损失，而到目前为止，我们处理核事故的方法，并没有什么长进。
切尔诺贝利核电站爆炸后，反应堆中的铀燃料暴露在空气中，它不断向外发射中子，这些中子继续攻击其他的铀原子并分裂它们，铀原子释放出更多的能量，助长了爆炸产生的火势。并且，由于安全壳损坏，反应中释放的辐射颗粒也逃逸到了空气中，对任何接近它的人产生致命的威胁。
切尔诺贝利核电站事故中，直升机往核燃料上倾倒沙子和硼。（纪录片场景）
事故应急小组抽了数百吨水来冷却反应堆堆芯，接着，他们用直升机将硼、铅和沙子等物倾倒在燃烧的铀燃料上。沙子能够灭火，阻止夺命浓烟的释放并限制放射性颗粒上升到大气中。硼和铅则致力于吸收中子，阻断核反应的继续进行。但是，这个方法的作用极其有限，剧烈的辐射毒倒了飞行员，直升机很难到达反应堆中心，因此根本没能将多少吸收中子的硼和铅投掷到反应堆中心。
数月后，大火熄灭了，苏联人用厚厚的混凝土保护罩将烧毁的反应堆整个包裹了起来。但至今为止，事故周边地区的核辐射水平仍远高于其他地区，生活在这里的动植物也时常出现辐射导致的畸形和变异。
日本福岛核电厂的1号、2号和3号反应堆都发生了氢气泄漏，炸毁了反应堆厂房，反应堆内的核燃料发生熔毁。同时，从3号反应堆释放出的氢气，通过管道进入4号反应堆的厂房，并在那里引起新的氢气爆炸，使4号反应堆中存放核废料的储存池受损。接连而起的爆炸引起了熊熊大火，核物质通过土壤和地下水泄漏到自然界中。
日本核电站的工作人员同样选择用水来灭火，他们引来邻近的海水彻底淹没了反应堆，反应堆完全无法再工作，因此空气中的放射性物质不多，但海水中引入了大量的放射性物质。2015年，美国研究人员在加拿大西部海港的海水中，检测到了福岛核电站所使用的放射性元素。2019年，又有研究人员发现，福岛核电站的污染物已向北漂移至美国阿拉斯加州附近，这是北极圈周边首次发现福岛核事故污染物。这些污染物人们目前并没有办法清除，也无法估测它们对人体健康和生态安全将造成多大的影响。
如何预防核事故
既然核事故的危害无法估量，那么我们有什么办法避免类似的事故再次发生吗?
首先从核电站的选址和工作人员的培训方面就要考虑安全问题。在厂址确定后，针对可能受到的影响，核电站的周边划分有5千米、10千米等不同的应急区域，不同区域制定相应的应急计划。在平时的工作过程中，要加强对核电站工作人员的教育和培养，建立严格的监督制度，并进行定期的应急演习，确保核电站在发生事故时能得到妥善处理。
在核电站的防护系统方面，科学家们也是煞费苦心。多厚的混凝土墙可以抵抗爆炸的冲击呢?为了得出结论，1988年，美国政府发射了一架F-4幻影喷气式飞机，迎头撞击一块混凝土墙。这块厚度约3.66米的混凝土墙在接受了时速约770千米/小时的飞机的迎头痛击后，竟然近乎毫发无损，墙上最大的疤痕深度仅为60毫米，与它的厚度相比，这种程度的疤痕仅相当于“擦伤”。因此可以认为，目前核电站的混凝土外壳是非常安全的。
如果还不安心，核电站可以安装美国普渡大学的研究团队开发出的裂缝识别和量化系统。该系统全天不间断地拍摄反应堆防护层视频，利用图形处理与深度学习相结合的方法分析防护层视频，可以识别出墙壁纹理的变化从而预测和锁定裂缝的问题。试验表明，系统识别裂缝的准确率高达98.3%。找出了存在危险的裂缝后，工作人员就可以及时修补防护层，预防事故的发生。
如果像福岛那样遭遇接连而至的地震和海啸，防护层被破坏，人工智能也能采取及时的补救措施。人工智能判断了情况的危急程度后，能决定是否开启应急系统，这弥补了人类工作人员可能存在的疏漏或误判。
现代的反应堆中大多还配备有化学喷雾，一旦喷出，就能淹没整个反应堆系统，最大限度地限制放射性物质的泄漏。
虽然核电站频频发生意外和事故，但我们现在已无法离开核能，只能说核能虽好，在使用时还要更加小心才好。